Нити ДНК определяют форму наночастиц золота

Исследователи из Иллинойского университета обнаружили, что при помощи структуры молекулы ДНК могут придавать наночастицам золота форму диска, звёздочки или шестиугольника

(иллюстрация Zidong Wang et al.)

На рисунке показано влияние отдельных оснований ДНК и их комбинаций на форму наночастиц золота

Исследователи из Иллинойского университета (University of Illinois) обнаружили необычное свойство молекул ДНК. Оказалось, что эти носители генетической информации не только кодируют всевозможные белки, но также могут способствовать формированию металлической структуры.

Команда учёных под руководством И Лу (Yi Lu) показала, что сегменты ДНК задают форму наночастиц золота – крошечных кристаллов с огромными возможностями в медицине, электронике, катализе и других областях.

Области применения и свойства наночастиц золота определяются их формой и размером. Поэтому учёные стремятся найти способ влияния на параметры создаваемых частиц, чтобы получать необходимый набор свойств для каждой конкретной задачи.

Обычно наноразмерные частицы золота получают путём добавления зародышей кристаллов золота в гидрозоль золота. При этом происходит осаждение металла на поверхности затравок.

Группа Лу выдержала затравочные нанопризмы золота с короткими сегментами ДНК, прежде чем поместить их в гидрозоль. В результате учёные получили наночастицы золота разной формы, которая зависела от строения биомолекулы.

"Нам было интересно узнать, могут ли различные участки ДНК стать своеобразным "генетическим кодом", который будет задавать направление синтеза наночастиц, как это происходит при синтезе белка", — рассказывает первый автор работы Цзыдун Ван (Zidong Wang).

Напомним, что ДНК представляет собой биополимер, в структуру которого входят четыре азотистых основания: аденин (А), цитозин (С), гуанин (G) и тимин (Т). Каждое основание имеет уникальную химическую структуру.

Когда молекулы ДНК связываются с гранями зародышей золота, последовательность оснований в цепочке определяет направление роста наночастиц. Так как последовательности разные, то и форма частиц варьируется.

В своих экспериментах исследователи обнаружили, что цепочка из нескольких аденинов заставляет образовываться простую круглую частицу золота, тимины диктуют звёздчатую форму, цитозины – форму плоского диска, а гуанины формируют шестиугольник.

Испытание с участием комбинации двух оснований, например, последовательности из десяти Т и двадцати А показало, что формы конкурируют друг с другом и дают промежуточные варианты, хотя А доминирует над Т.

"ДНК-закодированный синтез может дать нам лёгкий и весьма необычный путь получения наночастиц определённой формы и с заданными свойствами, — поясняет Лу. – Наше открытие может оказать серьёзное влияние на бионанотехнологии в целом".

В ближайшем будущем исследователи планируют разобраться в механизмах, определяющих направление роста наночастиц. Своего часа ожидает и исследование возможности контролируемого синтеза других наноматериалов.

Исследователи опубликовали полученные результаты в журнале Angewandte Chemie.